關于腸黏膜屏障功能受損的機制目前仍不清楚。因腸道屏障功能非常復雜，不可能用單一的機制來解釋其所有表現，這可能涉及多種原因，以下介紹黏膜缺氧導致細菌及內毒素轉位機制的原因

腸絨毛的血液是由絨毛內中央營養小動脈供給，血液回流是由弓型小靜脈完成。這種解剖學的特點導致絨毛頂端也相對缺氧（即使在正常情況下），這是因為多數的氧被絨毛其他細胞所利用，以至頂端的血流含氧量下降。另外，絨毛微血管的解剖特點符合對流交換條件，因此絨毛內動靜脈可能存在著氧彌散分流的可能，進一步使絨毛頂端缺氧。

失血性及心源性休克是導致腸系膜缺血最常見的兩個因素。心源性休克時，心每搏輸出量減少，腎素-血管緊張素軸激活，使腸小動脈阻力明顯增加。與此相反，關于敗血癥和內毒素血癥時腸系膜血流灌注和氧供情況的了解不多。但在內毒素性休克早期，肝內血液灌注是增加的。另外幾個研究結果認為，失血性休克及敗血癥時，腸系膜灌注相對不足，并被認為縮血管物質如花生四烯酸，特別是血栓烷A及白細胞三烯可能在動物模型中起著一定作用；盡管如此，有人發現轉腸系膜氧攝取似乎足以維持其氧的需要。

胃腸道黏膜酸中毒是感染性休克及內毒素血癥患者的特征，并被認為是人或動物模型缺氧的證據，但是，即使腸系膜上動脈血供正常也不能完全糾正豬內毒素誘導的黏膜酸中毒。因此提示除了缺血因素外，其他因素可能參與黏膜酸中毒的發生。有人直接測定內毒素血癥豬的腸黏膜血流及氧含量，發現注射內毒素后，黏膜血流灌注沒有改變，氧含量不僅沒有下降，而且平均黏膜氧張力有所增加，這些結果令人意外。但與以往Hurtado等發現的結果一致，其表明盡管內臟氧供給是充足的，但敗血癥或內毒素血癥時骨骼肌產生大量乳酸到達腸黏膜，使腸黏膜產生乳酸性酸中毒。

另外幾個研究也發現，內毒素血癥鼠膽囊氧供增加，骨骼肌氧分壓正常，腸上皮等組織氧供增加，這可能是由內毒素血癥時線粒體功能受損，氧利用障礙所致，也可能是由于酸中毒的存在影響了氧從血紅蛋白游離釋放的結果。